運搬車両
【課題】積載した土砂等を排出するために荷台を起伏させるときに、土砂等の急激な落下を防止することでキャビテーションの発生と車体の揺れを防止できるとともに、加振による操作性の低下や車体へのダメージの少ない運搬車両を提供する。
【解決手段】荷台１を起伏させているときに、角度センサ２３で計測された荷台１の起伏角度θが所定の起伏角度θａを超え、かつ圧力センサ２４で計測されたホイストシリンダ３のボトム側油室内の圧力Ｐが所定の圧力Ｐａを超えたときには、コントローラ２０は、積載した土砂がまとまって荷台１上を滑り落ちる可能性が高いと判断し振動付加装置１１の駆動を開始する。また、荷台１の起伏角度θおよびホイストシリンダ３の圧力Ｐの一方が所定の起伏角度θａあるいは所定のホイストシリンダ圧力Ｐａ以下になったときには、積載した土砂がまとまって荷台１上を滑り落ちる可能性が低いと判断し振動付加装置１１の駆動を停止する。
【解決手段】荷台１を起伏させているときに、角度センサ２３で計測された荷台１の起伏角度θが所定の起伏角度θａを超え、かつ圧力センサ２４で計測されたホイストシリンダ３のボトム側油室内の圧力Ｐが所定の圧力Ｐａを超えたときには、コントローラ２０は、積載した土砂がまとまって荷台１上を滑り落ちる可能性が高いと判断し振動付加装置１１の駆動を開始する。また、荷台１の起伏角度θおよびホイストシリンダ３の圧力Ｐの一方が所定の起伏角度θａあるいは所定のホイストシリンダ圧力Ｐａ以下になったときには、積載した土砂がまとまって荷台１上を滑り落ちる可能性が低いと判断し振動付加装置１１の駆動を停止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土砂等の積載物を運搬する運搬車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運搬車両のうち、主に鉱山等で用いられる大型ダンプトラックは、荷台に土砂等の積載物を積載した状態で排出場所まで自走した後、ホイストシリンダを伸長させて荷台を持上げる動作を行い、この上げ動作によって荷台を車体フレームに対して傾斜させ、傾斜した荷台に沿って積載物を滑り落とすことにより、積載した大量の積載物を迅速に排出する構成となっている。
【０００３】
このような大型ダンプトラック等の運搬車両において、荷台を上昇させた後、積載物が荷台に固着して排出できなかった場合に、荷台を支持するシャーシ側面に設けた作動バルブを操作して荷台に設けたバイブレータにより荷台を振動させることで荷台に付着した積載物を落下させて排出する技術が特許文献１に開示されている。また、荷台をリフトアップするときの操作レバーの操作に連動してバイブレータを駆動し、荷台を加振する技術が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３０６５５７１号公報
【特許文献２】特開平５−８５２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、運搬した土砂等を排出場所に排出するときに、例えば粘性が低い土砂を運搬している場合は、排出の際、荷台の起伏角度が増加するのに伴って荷台中の土砂が徐々に下側から崩れ、起伏した荷台上を順次滑り落ちて、荷台の下端側から外部へと排出される。
【０００６】
これに対し、粘土等の粘性が高い土砂を排出する場合は、荷台中の土砂は荷台の起伏角度が増加しても徐々に崩れることがなく、荷台の起伏角度が一定の角度を超えたときに大量の土砂がまとまった状態で急激に荷台上を滑り落ちて荷台外へと排出されることが多い。このように大量の土砂がまとまった状態で荷台上を滑り落ちる場合、土砂がヒンジピンの位置を通過して荷台の下端側に達したときに、大量の土砂の重量が荷台の下端側に集中してヒンジピンを中心として荷台を持上げ方向に回動させようとするモーメントが作用する。この結果、ホイストシリンダに対してこれを無理に伸長させる方向への力が作用し、ホイストシリンダ内に負圧が発生してしまう。そして、ホイストシリンダ内の圧油中に混入した空気が分離され（キャビテーションの発生）、油圧機器の寿命が低下したり、騒音が発生したり、振動が発生して操作性が悪化するなどの問題が発生する。また、土砂が排出された後に反動で荷台が大きく揺れて、運転室内の運転者や車体に搭載されたエンジン等の搭載機器に大きな衝撃を与え、車体の寿命低下や操作性が悪化してしまうという不具合もある。
【０００７】
これに対し、特許文献１に記載の技術では、バイブレータを起動させるための作動バルブは荷台を支持するシャーシ側面に設けられ、運転者が運転室から降りて手動で操作しなければならないため、上述したような荷台をリフトアップしながらの土砂の排出の問題には対応することができない。また、作動バルブを運転室内に配置し、運転員が運転室から降りなくても操作できるようにすることも考えられるが、その場合は、運転員が作動バルブ操作のタイミングを決めなければならず、適切なタイミングで振動（加振）を開始できなかったり、運転員に負担をかけてしまうという問題がある。例えば、バイブレータの駆動を開始するタイミングが遅かった場合は、荷台の起伏角が大きくなってしまい、土砂が急激に落下して上述のキャビテーションの発生や荷台の揺れを防ぐことができない。またタイミングが早すぎる場合は、本来不要な振動が車体に付加され、オペレータに不快感を与えたり、車体にダメージが加わったりする等の問題がある。運転室内のオペレータは荷台に積載された土砂を目視することができないため、オペレータが適切なタイミングで加振することは極めて困難である。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術では、荷台のリフトアップ操作に連動して振動を開始することで土砂の急激な落下を防ぐことはできるものの、振動を適切なタイミングで開始，終了することは考慮されておらず、必要以上に振動が車体に付加される結果、オペレータに不快感を与える等の操作性の低下を生じるとともに、不要な振動によるダメージが車体に加わる等の問題がある。
【０００９】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、積載した土砂等を排出するために荷台を起伏させるときに、土砂等の急激な落下を防止することでキャビテーションの発生と車体の揺れを防止することができるとともに、加振による操作性の低下や車体へのダメージの少ない運搬車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、車体フレームと、この車体フレーム上に起伏可能に搭載された荷台と、この荷台を持上げるホイストシリンダと、前記荷台の起伏を指示する操作装置とを備える運搬車両において、前記荷台に振動を付加する振動付加装置と、前記荷台の前記車体フレームに対する起伏角度を計測する角度センサと、前記ホイストシリンダの圧力を計測する圧力センサと、前記角度センサで計測された起伏角度および前記圧力センサで計測されたホイストシリンダ圧力に基づいて前記振動付加装置の駆動を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記操作装置を操作して前記荷台を持ち上げて、前記角度センサで計測された前記起伏角度が所定の角度を超えかつ前記圧力センサで計測された前記ホイストシリンダ圧力が所定の圧力を超えたときに前記振動付加装置の駆動を開始し、前記起伏角度及び前記ホイストシリンダ圧力の一方が前記所定の角度あるいは前記所定の圧力以下となったときに前記振動付加装置の駆動を停止する第１制御を実行する。
【００１１】
このように構成した本発明においては、荷台の起伏角度とホイストシリンダ圧力が所定の値を超えたときに振動付加装置の駆動を開始するため、積載物がまとまって落下する前に荷台に振動が付加されて積載物を徐々に落下させることができ、積載物がまとまって落下することを抑制することができる。よって、適切なタイミングで振動が付加されることで積載対象物の急激な落下が防止され、ホイストシリンダが無理に伸長することを防ぎ、キャビテーションの発生や車体の揺れを防止することができる。とともに、荷台の起伏角度とホイストシリンダ圧力が所定の値を超えるまで振動が付加されないため、余計な振動が車体に付加されず、車体へのダメージを小さくでき、操作性の低下も軽減することができる。更に、ホイストシリンダ圧力も用いて振動付加装置の駆動の開始・停止を行うため、荷台の起伏角度が大きくなって荷台の積載物がきちんと落下した場合には振動を付加しないため、車体へのダメージ低減・操作性の低下の防止等が可能である。
【００１２】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の運搬車両において、前記コントローラは、第１モードと第２モードの一方を選択する入力装置を更に備え、前記コントローラは、前記入力装置が前記第１モードを選択したときは前記第１制御を実行し、前記入力装置が前記第２モードを選択したときは、前記角度センサで計測された起伏角度のみに基づいて、前記起伏角度が前記所定の角度を超えたときに前記振動付加装置の駆動を開始し、前記起伏角度が前記所定の角度以下となったときに前記振動付加装置の駆動を停止する第２制御を実行する。
【００１３】
これにより、上述の第１制御に加えて、オイルサンド等非常に粘性の高い積載物を運搬する際に荷台の前板や底板に積載物がへばりつくようなケースでも振動を付加することができる第２制御を有するため、積載物の急激な落下防止に加えて、荷台に積載物が付着したまま残留することが効果的に抑制される。
【００１４】
また請求項３記載の発明は、請求項１記載の運搬車両において、前記コントローラは、第１モード、第２モード、第３モードのいずれかを選択する入力装置を更に備え、前記コントローラは、前記入力装置が前記第１モードを選択したときは前記第１制御を実行し、前記入力装置が前記第２モードを選択したときは、前記角度センサで計測された起伏角度のみに基づいて、前記起伏角度が前記所定の角度を超えたときに前記振動付加装置の駆動を開始し、前記起伏角度が前記所定の角度以下となったときに前記振動付加装置の駆動を停止する第２制御を実行し、前記入力装置が前記第３モードを選択したときは、前記起伏角度及び前記ホイストシリンダ圧力いかんにかかわらず前記振動付加装置を駆動しない第３制御を実行する。
【００１５】
これにより、上述の第１制御及び第２制御に加えて、粘性の低い土砂などを運搬する等、振動を付加する必要がない積載物を運搬するケースにも対応することができる第３制御を有するため、積載物の急激な落下の防止や高粘性の付着物に対して対応できるのに加えて、不要な振動の付加をより確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明によれば、積載した土砂等を排出するために荷台を起伏させるときに、土砂等の急激な落下を防止することでキャビテーションの発生と車体の揺れを防止することができるとともに、加振による操作性の低下や車体へのダメージの少ない運搬車両が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態におけるダンプトラックの側面説明図である。
【図２】第１の実施形態におけるダンプトラックの荷台が積載物を排出する状態を説明する側面拡大図である。
【図３】第１の実施形態において、ホイストシリンダを伸長させて荷台を持上げ、積載物を排出する状態の一例を示す図である。
【図４】第１の実施形態における荷台操作のシステム回路図である。
【図５】第１の実施形態における荷台操作のフローチャート図である。
【図６】第２の実施形態におけるダンプトラックの荷台の積載物の排出状態の説明図である。
【図７】第３の実施形態におけるダンプトラックの荷台の積載物の排出状態の説明図である。
【図８】第４の実施形態におけるダンプトラックの荷台の積載物の排出状態の説明図である。
【図９】第５の実施形態におけるダンプトラックの荷台の積載物の排出状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１の実施形態＞
（全体構成）
以下、本発明の第１の実施形態について図を用いて説明する。第１の実施形態では、露天の採掘場、石切り場、鉱山等で採掘した砕石物を運搬する大型の運搬車両であるダンプトラック（いわゆるマイニングダンプ）を例に挙げて説明する。図１はダンプトラックの側面説明図、図２はダンプトラックの荷台が積載物を排出する状態を説明する側面拡大図、図３はホイストシリンダを伸長させ、荷台１を持上げ、積載物を排出する状態の一例を示す図である。なお、図３では、見やすいようにホイストシリンダは図示していない。
【００１９】
図１および図２に示すようなマイニングダンプトラックは、頑丈なフレーム構造で形成された車体フレーム２と、車体フレーム２上に起伏可能に搭載された土砂等を積み込むためのベッセル（荷台）１と、荷台１を車体フレーム２に対して傾斜させて積載物を排出させるホイストシリンダ３と、運転室６と、前輪７と、後輪８と、振動付加装置１１とを主に備えている。
【００２０】
荷台１は、砕石物等の荷物を積載するために設けられた有底な箱状の容器であり、この荷台１はホイストシリンダ３とヒンジピン４を介して車体フレーム２に連結されている。また、荷台１の前側上部には天板部１ｃが設けられており、この天板部１ｃは、その下側（すなわち車体フレーム２の前部）に設置された運転室６を岩石等の飛散物から保護するとともに、車両転倒時等に運転室６を保護する機能を有している。更に、荷台１の底板側にはパッド（ゴムパッド）５が取り付けられており、荷台１が車体フレーム２に対して倒伏姿勢にある時は、このパッド５が車体フレーム２上に着座して走行中の振動や土砂積み込み時の衝撃を吸収する。
【００２１】
ホイストシリンダ３は荷台１の下部に車両の幅方向に所定の間隔を介して２つ設置されており、多段式の油圧シリンダにより構成されている。このホイストシリンダ３は、油圧ポンプ（図示せず）からホイストシリンダ３のボトム側油室に圧油を供給することにより伸長し、ヒンジピン４を支点として荷台１を上げ位置へと回動させるものである。一方、ヒンジピン４を支点として荷台１を下げ位置へと回動させる際には、油圧ポンプからホイストシリンダ３のロッド側油室に圧油を供給することにより縮小する。この荷台１の起伏（回動）動作は、運転室６内に設置された操作装置２１（図４参照）をオペレータが操作することで行う。
【００２２】
運転室６の内部には、荷台の起伏の指示を行う操作レバー２１に加え、操舵用のハンドルや、アクセルペダル、ブレーキペダル（いずれも図示せず）等が設置されている。
【００２３】
前輪７は、ハンドル等を介して入力される操舵角に基づいて操舵される操舵輪であり、車体フレーム２の前側に回転可能に装着されている。後輪８は、駆動輪であり、車体フレーム２の後側に回転可能に装着されている。
【００２４】
振動付加装置１１は、振動を発生させるバイブレータで、図２に示すように、荷台１の底板１ａに設置されている。本実施形態における振動付加装置１１は、モータの回転軸に取り付けたアンバランスウエイトの加振力により振動を発生させるタイプである。
【００２５】
（システム構成）
荷台の操作に関連するシステム回路について、図４を参照して説明する。図４は、荷台操作のシステム回路の概要を示す図である。
荷台の操作に関連する回路は、コントローラ２０と、操作レバー２１と、モードスイッチ２２と、角度センサ２３と、圧力センサ２４とで構成されている。
【００２６】
操作レバー２１は、運転室６内に設置された荷台１の起伏を指示する操作装置で、オペレータは所望する荷台１の動作に応じて操作レバー２１を操作する。そして、操作レバー位置に応じた操作信号をコントローラ２０に出力する。
【００２７】
モードスイッチ２２は、振動付加装置１１の制御モードを切り替えるスイッチで、ＡＵＴＯ（第１制御）／ＯＮ（第２制御）／ＯＦＦ（第３制御）の３つのモードがあり、スイッチの位置に応じたモード信号をコントローラ２０に出力する。それぞれの制御モードの詳細については、後述する。
【００２８】
角度センサ２３は、荷台１の車体フレーム２に対する起伏角度を検出する角度検出手段で、ヒンジピン４の位置に設けられている。図２に示すように、この角度センサ２３は、荷台１がヒンジピン４を支点として上げ位置へと回動するときに、この荷台１の車体フレーム２に対する起伏角度θを検出し、この起伏角度θに応じた角度信号Ｓθをコントローラ２０に出力する。
【００２９】
圧力センサ２４は、ホイストシリンダ３のボトム側油室内の圧力を計測する圧力検出手段で、この圧力の大きさに応じた圧力信号ＳＰをコントローラ２０に出力する。
【００３０】
コントローラ２０は、操作レバー２１、モードスイッチ２２、角度センサ２３、圧力センサ２４からの信号に基づいて、振動付加装置１１とホイストシリンダ３の操作信号を演算し、その操作信号をそれぞれ振動付加装置１１とホイストシリンダ３へ出力するもので、その入力側には、操作レバー２１、モードスイッチ２２、角度センサ２３、圧力センサ２４からの信号を入力するラインが接続され、出力側には、ホイストシリンダ３、振動付加装置１１の操作信号を出力するラインが接続されている。
コントローラ２０はモードスイッチ２２を有しており、このモードスイッチ２２によって振動付加装置１１の操作を制御する処理の内容を選択することが可能である。以下、制御処理の内容について説明する。
【００３１】
まず、荷台１が上げ位置へ向けて回動している状態や下げ位置へ向けて回動している状態で、角度センサ２３で計測された角度信号Ｓθが示す荷台１の起伏角度θが所定の起伏角度θａを超え、かつ圧力センサ２４で計測されたホイストシリンダの圧力信号ＳＰが示すホイストシリンダ３のボトム側油室内の圧力Ｐが所定の圧力Ｐａを超えたときに、荷台１に積載した土砂がまとまって荷台１上を滑り落ちる可能性が高いと判断して振動付加装置１１の駆動を開始する。また、荷台１の起伏角度θおよびホイストシリンダ３の圧力Ｐの一方が所定の起伏角度θａあるいは所定のホイストシリンダ圧力Ｐａ以下になったときに、荷台１に積載した土砂がまとまって荷台１上を滑り落ちる可能性が低いと判断して振動付加装置１１の駆動を停止するＡＵＴＯモード（第１制御）がある。
【００３２】
また、かなり粘性の強い積載物に対応するため、荷台１の起伏角度θのみに基づいて、荷台１の起伏角度θが所定の起伏角度θａを超えたときに振動付加装置１１の駆動を開始し、所定の起伏角度θａ以下となったときには振動付加装置１１の駆動を停止するＯＮモード（第２制御）がある。
【００３３】
更に、粘性が低い土砂では荷台１の起伏角度が増加するのに伴って徐々に下側から崩れ、傾斜した荷台１上を順次滑り落ちていき荷台１の下端側から外部へと排出されるため荷台１を振動させる必要性が無いので、粘性の低い積載物を運搬することに対応するための起伏角度θ及びホイストシリンダ圧力Ｐの値いかんにかかわらず振動付加装置１１を駆動せずに荷台１を加振しないＯＦＦモード（第３制御）がある。
【００３４】
ここで、上述の所定の起伏角度θａは、通常の粘性が低い土砂が荷台１を滑り落ちるときの起伏角度で、例えばθａ＝３７°に設定されている。また、上述の所定の圧力Ｐａは、荷台１上に大量の土砂が残留しているときのホイストシリンダ３のボトム側油室内の圧力で、例えばＰａ＝８０ｋｇ／ｃｍ２に設定されている。
【００３５】
（制御処理）
土砂の排出作業時に、本実施形態のコントローラ２０が実行する制御処理について、図５を使って説明する。
【００３６】
図５に示すように、まず、ステップ１において、コントローラ２０は、角度センサ２３からの起伏角度信号Ｓθ、圧力センサ２４からの圧力信号ＳＰ、操作レバー２１からの信号、モードスイッチ２２からの信号を読み込む。
【００３７】
次に、ステップ２において、読込んだ操作レバー２１からの操作信号に基づいて、荷台１を上げ位置に回動する操作（荷台上げ操作）か下げ位置に回動する操作（荷台下げ操作）を行っているか否かを判定する。このステップ２において「ＹＥＳ」と判定した場合には次のステップ４に進む。一方、「ＮＯ」と判定した場合には、荷台１の操作が行われていないため、振動付加装置１１を動作させないステップ３に進む。
【００３８】
次に、ステップ４では、ステップ１で読み込んだモードスイッチ２２からのモードが、ＯＮ／ＡＵＴＯ／ＯＦＦのいずれのモードなのかを判定する。このステップ４で「ＯＮ」と判定した場合にはステップ５に進みＯＮモードの制御処理を、「ＡＵＴＯ」と判定した場合にはステップ６に進みＡＵＴＯモードの制御処理を、「ＯＦＦ」と判定した場合にはステップ３に進みＯＦＦモードの制御処理を開始し、振動付加装置１１を動作させない。
【００３９】
次に、ステップ５では、ステップ１で読み込んだ角度センサからの角度信号Ｓθが示す荷台１の起伏角度θが、所定の起伏角度θａを超えたか否かを判定する。このステップ５で「ＹＥＳ」と判定した場合にはステップ８に進み、振動付加装置１１の駆動を開始する。「ＮＯ」と判定した場合には、荷台１の起伏角度θが所定の起伏角度θａを超えていないため、振動付加装置１１の駆動を行わないステップ３に進む。
【００４０】
次に、ステップ６では、ステップ１で読み込んだ角度センサからの角度信号Ｓθが示す荷台１の起伏角度θが、所定の起伏角度θａを超えたか否かを判定する。このステップ６で「ＹＥＳ」と判定した場合にはステップ７に進む。「ＮＯ」と判定した場合にはステップ３に進む。
【００４１】
次に、ステップ７では、ステップ１で読み込んだ圧力センサからの圧力信号ＳＰが示すホイストシリンダ３のボトム側油室内の圧力Ｐが所定の圧力Ｐａを超えたか否かを判定する。このステップ７で「ＹＥＳ」と判定した場合には、荷台１の起伏角度θが通常土砂が滑り落ちるときの所定の起伏角度θａを超えているにもかかわらず荷台１上に大量の土砂が残留している状態であると判断できるため、土砂がまとまって荷台１を滑り落ちる可能性が高いと考えられる。このため、ステップ７で「ＹＥＳ」と判定した場合にはステップ８に進み、振動付加装置１１の駆動を開始して、荷台１に振動を加える。これにより、荷台１に残っている土砂が、これ以上荷台１の起伏角度が大きくなる前に徐々に落ち始めるようになる。一方、ステップ７で「ＮＯ」と判定した場合には、傾斜した荷台１に大量の土砂が残留した状態ではなく、土砂がまとまって落ちる可能性が低いと判断し、ステップ３に進む。
【００４２】
ステップ８あるいはステップ３が終了したら、またステップ１に戻り、処理を繰り返す。
【００４３】
なお、ＡＵＴＯモードでは、土砂が徐々に落ちるとホイストシリンダの圧力Ｐは低下するため、コントローラは「積載した土砂がまとまって落ちる可能性が低い」と判断し、ステップ７で「ＮＯ」と判定してステップ３に進み、振動付加装置１１の駆動を停止する。また、ＯＮモードでは、積載物を落としきったと判断して操作レバー２１を操作して荷台１を下降させると、起伏角度θが小さくなり、ステップ５で「ＮＯ」と判断されてステップ３に進み、振動付加装置１１の駆動を停止する。このため、不要な振動の付加は抑制され、車体へのダメージは低減される。
【００４４】
（効果）
本実施の形態のダンプトラックは、上述のような構成を有し、上述のような制御を行うものである。
このようなダンプトラックでは、荷台を図１に示すような下げ位置に保持した状態で、掘削した土砂等を荷台に積載した後、所望の排出場所へと自走する。そして、運転室６内のオペレータが、操作レバー２１を操作してホイストシリンダ３を伸長させると、荷台１がヒンジピン４を支点として図２，図３に示す上げ位置へと回動することにより土砂は起伏した荷台１に沿って滑り落ち、排出場所へと排出される。
【００４５】
ここで、粘性の低い土砂が荷台１に積載されている場合には、この土砂は荷台１の起伏角度θが増加するのに伴って徐々に下側から崩れ、荷台１が所定の起伏角度θａを超えた状態では土砂の大半が順次荷台１上を滑り落ちていく。このため、大量の土砂がまとまった状態で荷台１上を滑り落ちることがなく、ホイストシリンダ３を無理に伸長させる方向への力が作用することはない。
【００４６】
一方、粘性の高い土砂が荷台１に積載されている場合には、荷台１が所定の起伏角度θａを超えても大量の土砂が荷台１に付着したまま残留するようになる。この場合には、やがて大量の土砂がまとまった状態で荷台１上を滑り落ちてヒンジピン４の位置を通過する可能性が高く、ホイストシリンダ３を無理やり伸長させる方向への力が作用し、ホイストシリンダ３内に負圧が発生したり、荷台が反動で揺れて車体に大きな衝撃が加わってしまう。
しかし、本実施の形態のように荷台１の起伏角度θを検出する角度センサ２３とホイストシリンダ３内の圧力Ｐを検出する圧力センサ２４を備え、コントローラ２０が、ＡＵＴＯモードでは、角度センサ２３によって検出された起伏角度θが所定の起伏角度θａを超え、かつ圧力センサ２４によって検出されたホイストシリンダ圧力Ｐが所定の圧力Ｐａを超えたときに振動付加装置１１の駆動を開始し、起伏角度θあるいはホイストシリンダ圧力Ｐの一方が所定値以下となったら振動付加装置１１の駆動を停止する制御を行う。また、ＯＮモードでは、角度センサ２３によって検出された起伏角度θのみに基づき、この起伏角度θが所定の起伏角度θａを超えたときに振動付加装置１１の駆動を開始し、起伏角度θが所定値以下となったら振動付加装置１１の駆動を停止する制御を行う。
【００４７】
これにより、オペレータが配慮しなくても、振動付加装置１１の駆動が開始され、早すぎずかつ遅すぎない最適なタイミングで荷台に振動が付加されて、荷台１に沿って土砂を徐々に滑り落とすことができる。従って、大量の土砂がまとまった状態で荷台１を滑り落ちるのを抑え、ホイストシリンダ３が無理やり伸ばされること防止し、キャビテーションの発生を抑えることができ、油圧機器の寿命が低下したり、騒音が発生したり、振動が発生して操作性が悪化するなどの問題の発生を防止する。また、荷台１が反動によって大きく揺れることを防止でき、運転室６内の運転者に衝撃が伝わるのを抑えることができるので、運転室６内における運転者の作業性の低下や車体に搭載されたエンジン等の搭載機器に大きな衝撃を与えてしまうという不具合を防止することができる。
【００４８】
また、ＡＵＴＯモードでは、荷台１に残っている土砂等が荷台１の起伏角度が大きくなる前に徐々に落ちるとホイストシリンダ圧力Ｐが低下するため、コントローラ２０は「積載した土砂等がまとまって落ちる可能性が高い」という判断を中止して振動付加装置１１の駆動を停止するという構成となっている。このため、不要な振動は付加されず、車体へのダメージを低減できる。
【００４９】
更に、例えば高粘性の積載物（例えばオイルサンド等）が前板や底板等にへばりついた場合で積荷重量が大きくないときに、圧力が所定値以上になった場合に振動を付加するようなＡＵＴＯモードではへばりついた積載物を落下させることが難しいことがあるが、ＯＮモードのような起伏角度θが所定角度以上で振動を付加するモードを有していれば、このようなへばりついた積載物を振動を付加することでまとまってする前に徐々に落下させることができ、荷台に積載物が残留することや、排出作業に時間がかかり作業効率が低下することを効果的に防止することができる。
【００５０】
このように、振動をオペレータの操作によって加える場合に比べて、積載物の状況に応じて荷台の上昇中に自動的に振動が付加されるため、振動付加のタイミングが遅くなることがなく、積載対象物の急激な落下が防止されると同時に、余計な振動が車体に付加されず、操作性の低下や車体へのダメージを低減することができる。
また、本実施形態のように荷台１を適切なタイミングで自動的に加振することにより、傾斜する荷台１を一時的に停止したり、荷台１が傾斜する速度を低く設定する必要もなく、土砂の排出作業に要する時間を短縮化することができ、作業効率を高めることができる。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について、図６に基づき説明する。図６は、第２の実施形態におけるホイストシリンダ３を伸長させ、荷台１を持上げ、積載物を排出している状態を示す図である。なお、本実施形態では、前述した第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。以下他の実施形態においても同様とする。
【００５１】
本実施形態における振動付加装置１２は、電磁力によって振動板に一定の振動を発生させるタイプのバイブレータであり、荷台１の底板１ａに３個設置されている。なお、第１の実施形態との違いは振動付加装置の種類と個数だけであり、振動付加装置１２の駆動の開始・停止の制御処理やその効果については第１の実施形態と同等のため、その説明は省略する。
【００５２】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について、図７に基づき説明する。図７は、第３の実施形態におけるホイストシリンダ３を伸長させ、荷台１を持上げ、積載物を排出している状態を示す図である。
【００５３】
本実施形態における振動付加装置１３は、モータの回転軸に取り付けたアンバランスウエイトの加振力により振動を発生させるタイプのバイブレータであり、荷台１の底板１ａに１個、前板１ｂに１個設置されている。なお、第１の実施形態との違いは振動付加装置の設置場所と個数だけであり、振動付加装置１３の駆動の開始・停止の制御処理やその効果については第１の実施形態と同等のため、その説明は省略する。
【００５４】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について、図８に基づき説明する。図８は、第４の実施形態におけるホイストシリンダ３を伸長させ、荷台１を持上げ、積載物を排出している状態を示す図である。
【００５５】
本実施形態における振動付加装置１４は、電磁力によって振動板に一定の振動を発生させるタイプのバイブレータであり、荷台１の底板１ａに３個、前板１ｂに３個設置されている。なお、第１の実施形態との違いは振動付加装置の設置場所、種類及び個数だけであり、振動付加装置１４の駆動の開始・停止の制御処理やその効果については第１の実施形態と同等のため、その説明は省略する。
【００５６】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態について、図９に基づき説明する。図９は、第５の実施形態におけるホイストシリンダ３を伸長させ、荷台１を持上げ、積載物を排出している状態を示す図である。
【００５７】
本実施形態における振動付加装置１５は、電磁力によって振動板に一定の振動を発生させるタイプのバイブレータであり、荷台１の底板１ａの全面を網羅するように荷台１の底板１ａに６個、前板１ｂに３個設置されている。なお、第１の実施形態との違いは振動付加装置の設置場所、種類及び個数だけであり、振動付加装置１５の駆動の開始・停止の制御処理やその効果については第１の実施形態と同等のため、その説明は省略する。
【００５８】
＜その他＞
上述の第１〜第５の実施形態では、振動付加装置の駆動の開始・停止の制御処理をモードスイッチ２２によってＡＵＴＯモード、ＯＮモード、ＯＦＦモードの３通りから選択する例を用いて説明したが、振動付加装置の駆動の開始・停止の制御のモードやその数はこれに限定されず、以下に示すような制御方法を用いることができる。
【００５９】
例えば、コントローラが、荷台１を操作している状態で、荷台１の車体フレーム２に対する起伏角度θが所定の起伏角度θａを超え、かつホイストシリンダ３のボトム側油室内の圧力Ｐが所定の圧力Ｐａを超えたときに、荷台１に積載した土砂等がまとまって荷台１上を滑り落ちる可能性が高いと判断して振動付加装置１１の駆動を開始し、起伏角度θあるいはホイストシリンダ圧力Ｐの一方が所定角度あるいは所定圧力以下となったら振動付加装置１１の駆動を停止する第１制御のみを有するケースである。
また、コントローラが、前述の第１制御に加えて、荷台１の起伏角度θのみに基づき、荷台１の車体フレーム２に対する起伏角度θが所定の起伏角度θａを超えたときに振動付加装置１１の駆動を開始し、起伏角度θが所定角度以下となったら振動付加装置１１の駆動を停止する第２制御の２種類のモードを有するケースである。
これらの両ケースでも、荷台に振動をオペレータの操作によって加える場合に比べて、積載物の状況に応じて荷台の上昇中に自動的に振動が付加されるため、振動付加のタイミングが遅くなることがなく、積載対象物の急激な落下が防止されると同時に、余計な振動が車体に付加されず、車体へのダメージを小さくでき、操作性が低下することも低減することができる。
【００６０】
また、振動付加装置１１の駆動の開始・停止を、上述の自動制御に加えて、オペレータによって手動で行うことができるようにしてもよい。例えば、操作スイッチを別途設けて、これをＯＮとすることで振動付加装置１１の駆動を開始・停止できるようにしてもよい。これにより、オペレータは、荷台１の起伏動作中に任意の位置で、荷台１に振動を付加することができる。
【００６１】
更に、上記の説明では、本発明の適用対象として、前輪及び後輪を有するタイヤ式の車体に荷台が支持されたマイニングダンプトラックを例に挙げて説明したが、本発明の適用対象はこれに限らず、本発明は一般的な車両やその他運搬車両にも勿論適用可能である。例えばクローラ式の車体に荷台が支持された運搬車両にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 荷台
１ａ 底板
１ｂ 前板
１ｃ 天板部
２ 車体フレーム
３ ホイストシリンダ
４ ヒンジピン
５ パッド
６ 運転席
７ 前輪
８ 後輪
１１，１２，１３，１４，１５ 振動付加装置
２０ コントローラ
２１ 操作レバー
２２ モードスイッチ
２３ 角度センサ
２４ 圧力センサ
θ 起伏角度
Ｓθ 角度信号
ＳＰ 圧力信号
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土砂等の積載物を運搬する運搬車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、運搬車両のうち、主に鉱山等で用いられる大型ダンプトラックは、荷台に土砂等の積載物を積載した状態で排出場所まで自走した後、ホイストシリンダを伸長させて荷台を持上げる動作を行い、この上げ動作によって荷台を車体フレームに対して傾斜させ、傾斜した荷台に沿って積載物を滑り落とすことにより、積載した大量の積載物を迅速に排出する構成となっている。
【０００３】
このような大型ダンプトラック等の運搬車両において、荷台を上昇させた後、積載物が荷台に固着して排出できなかった場合に、荷台を支持するシャーシ側面に設けた作動バルブを操作して荷台に設けたバイブレータにより荷台を振動させることで荷台に付着した積載物を落下させて排出する技術が特許文献１に開示されている。また、荷台をリフトアップするときの操作レバーの操作に連動してバイブレータを駆動し、荷台を加振する技術が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実用新案登録第３０６５５７１号公報
【特許文献２】特開平５−８５２４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、運搬した土砂等を排出場所に排出するときに、例えば粘性が低い土砂を運搬している場合は、排出の際、荷台の起伏角度が増加するのに伴って荷台中の土砂が徐々に下側から崩れ、起伏した荷台上を順次滑り落ちて、荷台の下端側から外部へと排出される。
【０００６】
これに対し、粘土等の粘性が高い土砂を排出する場合は、荷台中の土砂は荷台の起伏角度が増加しても徐々に崩れることがなく、荷台の起伏角度が一定の角度を超えたときに大量の土砂がまとまった状態で急激に荷台上を滑り落ちて荷台外へと排出されることが多い。このように大量の土砂がまとまった状態で荷台上を滑り落ちる場合、土砂がヒンジピンの位置を通過して荷台の下端側に達したときに、大量の土砂の重量が荷台の下端側に集中してヒンジピンを中心として荷台を持上げ方向に回動させようとするモーメントが作用する。この結果、ホイストシリンダに対してこれを無理に伸長させる方向への力が作用し、ホイストシリンダ内に負圧が発生してしまう。そして、ホイストシリンダ内の圧油中に混入した空気が分離され（キャビテーションの発生）、油圧機器の寿命が低下したり、騒音が発生したり、振動が発生して操作性が悪化するなどの問題が発生する。また、土砂が排出された後に反動で荷台が大きく揺れて、運転室内の運転者や車体に搭載されたエンジン等の搭載機器に大きな衝撃を与え、車体の寿命低下や操作性が悪化してしまうという不具合もある。
【０００７】
これに対し、特許文献１に記載の技術では、バイブレータを起動させるための作動バルブは荷台を支持するシャーシ側面に設けられ、運転者が運転室から降りて手動で操作しなければならないため、上述したような荷台をリフトアップしながらの土砂の排出の問題には対応することができない。また、作動バルブを運転室内に配置し、運転員が運転室から降りなくても操作できるようにすることも考えられるが、その場合は、運転員が作動バルブ操作のタイミングを決めなければならず、適切なタイミングで振動（加振）を開始できなかったり、運転員に負担をかけてしまうという問題がある。例えば、バイブレータの駆動を開始するタイミングが遅かった場合は、荷台の起伏角が大きくなってしまい、土砂が急激に落下して上述のキャビテーションの発生や荷台の揺れを防ぐことができない。またタイミングが早すぎる場合は、本来不要な振動が車体に付加され、オペレータに不快感を与えたり、車体にダメージが加わったりする等の問題がある。運転室内のオペレータは荷台に積載された土砂を目視することができないため、オペレータが適切なタイミングで加振することは極めて困難である。
【０００８】
また、特許文献２に記載の技術では、荷台のリフトアップ操作に連動して振動を開始することで土砂の急激な落下を防ぐことはできるものの、振動を適切なタイミングで開始，終了することは考慮されておらず、必要以上に振動が車体に付加される結果、オペレータに不快感を与える等の操作性の低下を生じるとともに、不要な振動によるダメージが車体に加わる等の問題がある。
【０００９】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みなされたもので、積載した土砂等を排出するために荷台を起伏させるときに、土砂等の急激な落下を防止することでキャビテーションの発生と車体の揺れを防止することができるとともに、加振による操作性の低下や車体へのダメージの少ない運搬車両を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、車体フレームと、この車体フレーム上に起伏可能に搭載された荷台と、この荷台を持上げるホイストシリンダと、前記荷台の起伏を指示する操作装置とを備える運搬車両において、前記荷台に振動を付加する振動付加装置と、前記荷台の前記車体フレームに対する起伏角度を計測する角度センサと、前記ホイストシリンダの圧力を計測する圧力センサと、前記角度センサで計測された起伏角度および前記圧力センサで計測されたホイストシリンダ圧力に基づいて前記振動付加装置の駆動を制御するコントローラとを備え、前記コントローラは、前記操作装置を操作して前記荷台を持ち上げて、前記角度センサで計測された前記起伏角度が所定の角度を超えかつ前記圧力センサで計測された前記ホイストシリンダ圧力が所定の圧力を超えたときに前記振動付加装置の駆動を開始し、前記起伏角度及び前記ホイストシリンダ圧力の一方が前記所定の角度あるいは前記所定の圧力以下となったときに前記振動付加装置の駆動を停止する第１制御を実行する。
【００１１】
このように構成した本発明においては、荷台の起伏角度とホイストシリンダ圧力が所定の値を超えたときに振動付加装置の駆動を開始するため、積載物がまとまって落下する前に荷台に振動が付加されて積載物を徐々に落下させることができ、積載物がまとまって落下することを抑制することができる。よって、適切なタイミングで振動が付加されることで積載対象物の急激な落下が防止され、ホイストシリンダが無理に伸長することを防ぎ、キャビテーションの発生や車体の揺れを防止することができる。とともに、荷台の起伏角度とホイストシリンダ圧力が所定の値を超えるまで振動が付加されないため、余計な振動が車体に付加されず、車体へのダメージを小さくでき、操作性の低下も軽減することができる。更に、ホイストシリンダ圧力も用いて振動付加装置の駆動の開始・停止を行うため、荷台の起伏角度が大きくなって荷台の積載物がきちんと落下した場合には振動を付加しないため、車体へのダメージ低減・操作性の低下の防止等が可能である。
【００１２】
また請求項２記載の発明は、請求項１記載の運搬車両において、前記コントローラは、第１モードと第２モードの一方を選択する入力装置を更に備え、前記コントローラは、前記入力装置が前記第１モードを選択したときは前記第１制御を実行し、前記入力装置が前記第２モードを選択したときは、前記角度センサで計測された起伏角度のみに基づいて、前記起伏角度が前記所定の角度を超えたときに前記振動付加装置の駆動を開始し、前記起伏角度が前記所定の角度以下となったときに前記振動付加装置の駆動を停止する第２制御を実行する。
【００１３】
これにより、上述の第１制御に加えて、オイルサンド等非常に粘性の高い積載物を運搬する際に荷台の前板や底板に積載物がへばりつくようなケースでも振動を付加することができる第２制御を有するため、積載物の急激な落下防止に加えて、荷台に積載物が付着したまま残留することが効果的に抑制される。
【００１４】
また請求項３記載の発明は、請求項１記載の運搬車両において、前記コントローラは、第１モード、第２モード、第３モードのいずれかを選択する入力装置を更に備え、前記コントローラは、前記入力装置が前記第１モードを選択したときは前記第１制御を実行し、前記入力装置が前記第２モードを選択したときは、前記角度センサで計測された起伏角度のみに基づいて、前記起伏角度が前記所定の角度を超えたときに前記振動付加装置の駆動を開始し、前記起伏角度が前記所定の角度以下となったときに前記振動付加装置の駆動を停止する第２制御を実行し、前記入力装置が前記第３モードを選択したときは、前記起伏角度及び前記ホイストシリンダ圧力いかんにかかわらず前記振動付加装置を駆動しない第３制御を実行する。
【００１５】
これにより、上述の第１制御及び第２制御に加えて、粘性の低い土砂などを運搬する等、振動を付加する必要がない積載物を運搬するケースにも対応することができる第３制御を有するため、積載物の急激な落下の防止や高粘性の付着物に対して対応できるのに加えて、不要な振動の付加をより確実に防止することができる。
【発明の効果】
【００１６】
上述した本発明によれば、積載した土砂等を排出するために荷台を起伏させるときに、土砂等の急激な落下を防止することでキャビテーションの発生と車体の揺れを防止することができるとともに、加振による操作性の低下や車体へのダメージの少ない運搬車両が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態におけるダンプトラックの側面説明図である。
【図２】第１の実施形態におけるダンプトラックの荷台が積載物を排出する状態を説明する側面拡大図である。
【図３】第１の実施形態において、ホイストシリンダを伸長させて荷台を持上げ、積載物を排出する状態の一例を示す図である。
【図４】第１の実施形態における荷台操作のシステム回路図である。
【図５】第１の実施形態における荷台操作のフローチャート図である。
【図６】第２の実施形態におけるダンプトラックの荷台の積載物の排出状態の説明図である。
【図７】第３の実施形態におけるダンプトラックの荷台の積載物の排出状態の説明図である。
【図８】第４の実施形態におけるダンプトラックの荷台の積載物の排出状態の説明図である。
【図９】第５の実施形態におけるダンプトラックの荷台の積載物の排出状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
＜第１の実施形態＞
（全体構成）
以下、本発明の第１の実施形態について図を用いて説明する。第１の実施形態では、露天の採掘場、石切り場、鉱山等で採掘した砕石物を運搬する大型の運搬車両であるダンプトラック（いわゆるマイニングダンプ）を例に挙げて説明する。図１はダンプトラックの側面説明図、図２はダンプトラックの荷台が積載物を排出する状態を説明する側面拡大図、図３はホイストシリンダを伸長させ、荷台１を持上げ、積載物を排出する状態の一例を示す図である。なお、図３では、見やすいようにホイストシリンダは図示していない。
【００１９】
図１および図２に示すようなマイニングダンプトラックは、頑丈なフレーム構造で形成された車体フレーム２と、車体フレーム２上に起伏可能に搭載された土砂等を積み込むためのベッセル（荷台）１と、荷台１を車体フレーム２に対して傾斜させて積載物を排出させるホイストシリンダ３と、運転室６と、前輪７と、後輪８と、振動付加装置１１とを主に備えている。
【００２０】
荷台１は、砕石物等の荷物を積載するために設けられた有底な箱状の容器であり、この荷台１はホイストシリンダ３とヒンジピン４を介して車体フレーム２に連結されている。また、荷台１の前側上部には天板部１ｃが設けられており、この天板部１ｃは、その下側（すなわち車体フレーム２の前部）に設置された運転室６を岩石等の飛散物から保護するとともに、車両転倒時等に運転室６を保護する機能を有している。更に、荷台１の底板側にはパッド（ゴムパッド）５が取り付けられており、荷台１が車体フレーム２に対して倒伏姿勢にある時は、このパッド５が車体フレーム２上に着座して走行中の振動や土砂積み込み時の衝撃を吸収する。
【００２１】
ホイストシリンダ３は荷台１の下部に車両の幅方向に所定の間隔を介して２つ設置されており、多段式の油圧シリンダにより構成されている。このホイストシリンダ３は、油圧ポンプ（図示せず）からホイストシリンダ３のボトム側油室に圧油を供給することにより伸長し、ヒンジピン４を支点として荷台１を上げ位置へと回動させるものである。一方、ヒンジピン４を支点として荷台１を下げ位置へと回動させる際には、油圧ポンプからホイストシリンダ３のロッド側油室に圧油を供給することにより縮小する。この荷台１の起伏（回動）動作は、運転室６内に設置された操作装置２１（図４参照）をオペレータが操作することで行う。
【００２２】
運転室６の内部には、荷台の起伏の指示を行う操作レバー２１に加え、操舵用のハンドルや、アクセルペダル、ブレーキペダル（いずれも図示せず）等が設置されている。
【００２３】
前輪７は、ハンドル等を介して入力される操舵角に基づいて操舵される操舵輪であり、車体フレーム２の前側に回転可能に装着されている。後輪８は、駆動輪であり、車体フレーム２の後側に回転可能に装着されている。
【００２４】
振動付加装置１１は、振動を発生させるバイブレータで、図２に示すように、荷台１の底板１ａに設置されている。本実施形態における振動付加装置１１は、モータの回転軸に取り付けたアンバランスウエイトの加振力により振動を発生させるタイプである。
【００２５】
（システム構成）
荷台の操作に関連するシステム回路について、図４を参照して説明する。図４は、荷台操作のシステム回路の概要を示す図である。
荷台の操作に関連する回路は、コントローラ２０と、操作レバー２１と、モードスイッチ２２と、角度センサ２３と、圧力センサ２４とで構成されている。
【００２６】
操作レバー２１は、運転室６内に設置された荷台１の起伏を指示する操作装置で、オペレータは所望する荷台１の動作に応じて操作レバー２１を操作する。そして、操作レバー位置に応じた操作信号をコントローラ２０に出力する。
【００２７】
モードスイッチ２２は、振動付加装置１１の制御モードを切り替えるスイッチで、ＡＵＴＯ（第１制御）／ＯＮ（第２制御）／ＯＦＦ（第３制御）の３つのモードがあり、スイッチの位置に応じたモード信号をコントローラ２０に出力する。それぞれの制御モードの詳細については、後述する。
【００２８】
角度センサ２３は、荷台１の車体フレーム２に対する起伏角度を検出する角度検出手段で、ヒンジピン４の位置に設けられている。図２に示すように、この角度センサ２３は、荷台１がヒンジピン４を支点として上げ位置へと回動するときに、この荷台１の車体フレーム２に対する起伏角度θを検出し、この起伏角度θに応じた角度信号Ｓθをコントローラ２０に出力する。
【００２９】
圧力センサ２４は、ホイストシリンダ３のボトム側油室内の圧力を計測する圧力検出手段で、この圧力の大きさに応じた圧力信号ＳＰをコントローラ２０に出力する。
【００３０】
コントローラ２０は、操作レバー２１、モードスイッチ２２、角度センサ２３、圧力センサ２４からの信号に基づいて、振動付加装置１１とホイストシリンダ３の操作信号を演算し、その操作信号をそれぞれ振動付加装置１１とホイストシリンダ３へ出力するもので、その入力側には、操作レバー２１、モードスイッチ２２、角度センサ２３、圧力センサ２４からの信号を入力するラインが接続され、出力側には、ホイストシリンダ３、振動付加装置１１の操作信号を出力するラインが接続されている。
コントローラ２０はモードスイッチ２２を有しており、このモードスイッチ２２によって振動付加装置１１の操作を制御する処理の内容を選択することが可能である。以下、制御処理の内容について説明する。
【００３１】
まず、荷台１が上げ位置へ向けて回動している状態や下げ位置へ向けて回動している状態で、角度センサ２３で計測された角度信号Ｓθが示す荷台１の起伏角度θが所定の起伏角度θａを超え、かつ圧力センサ２４で計測されたホイストシリンダの圧力信号ＳＰが示すホイストシリンダ３のボトム側油室内の圧力Ｐが所定の圧力Ｐａを超えたときに、荷台１に積載した土砂がまとまって荷台１上を滑り落ちる可能性が高いと判断して振動付加装置１１の駆動を開始する。また、荷台１の起伏角度θおよびホイストシリンダ３の圧力Ｐの一方が所定の起伏角度θａあるいは所定のホイストシリンダ圧力Ｐａ以下になったときに、荷台１に積載した土砂がまとまって荷台１上を滑り落ちる可能性が低いと判断して振動付加装置１１の駆動を停止するＡＵＴＯモード（第１制御）がある。
【００３２】
また、かなり粘性の強い積載物に対応するため、荷台１の起伏角度θのみに基づいて、荷台１の起伏角度θが所定の起伏角度θａを超えたときに振動付加装置１１の駆動を開始し、所定の起伏角度θａ以下となったときには振動付加装置１１の駆動を停止するＯＮモード（第２制御）がある。
【００３３】
更に、粘性が低い土砂では荷台１の起伏角度が増加するのに伴って徐々に下側から崩れ、傾斜した荷台１上を順次滑り落ちていき荷台１の下端側から外部へと排出されるため荷台１を振動させる必要性が無いので、粘性の低い積載物を運搬することに対応するための起伏角度θ及びホイストシリンダ圧力Ｐの値いかんにかかわらず振動付加装置１１を駆動せずに荷台１を加振しないＯＦＦモード（第３制御）がある。
【００３４】
ここで、上述の所定の起伏角度θａは、通常の粘性が低い土砂が荷台１を滑り落ちるときの起伏角度で、例えばθａ＝３７°に設定されている。また、上述の所定の圧力Ｐａは、荷台１上に大量の土砂が残留しているときのホイストシリンダ３のボトム側油室内の圧力で、例えばＰａ＝８０ｋｇ／ｃｍ２に設定されている。
【００３５】
（制御処理）
土砂の排出作業時に、本実施形態のコントローラ２０が実行する制御処理について、図５を使って説明する。
【００３６】
図５に示すように、まず、ステップ１において、コントローラ２０は、角度センサ２３からの起伏角度信号Ｓθ、圧力センサ２４からの圧力信号ＳＰ、操作レバー２１からの信号、モードスイッチ２２からの信号を読み込む。
【００３７】
次に、ステップ２において、読込んだ操作レバー２１からの操作信号に基づいて、荷台１を上げ位置に回動する操作（荷台上げ操作）か下げ位置に回動する操作（荷台下げ操作）を行っているか否かを判定する。このステップ２において「ＹＥＳ」と判定した場合には次のステップ４に進む。一方、「ＮＯ」と判定した場合には、荷台１の操作が行われていないため、振動付加装置１１を動作させないステップ３に進む。
【００３８】
次に、ステップ４では、ステップ１で読み込んだモードスイッチ２２からのモードが、ＯＮ／ＡＵＴＯ／ＯＦＦのいずれのモードなのかを判定する。このステップ４で「ＯＮ」と判定した場合にはステップ５に進みＯＮモードの制御処理を、「ＡＵＴＯ」と判定した場合にはステップ６に進みＡＵＴＯモードの制御処理を、「ＯＦＦ」と判定した場合にはステップ３に進みＯＦＦモードの制御処理を開始し、振動付加装置１１を動作させない。
【００３９】
次に、ステップ５では、ステップ１で読み込んだ角度センサからの角度信号Ｓθが示す荷台１の起伏角度θが、所定の起伏角度θａを超えたか否かを判定する。このステップ５で「ＹＥＳ」と判定した場合にはステップ８に進み、振動付加装置１１の駆動を開始する。「ＮＯ」と判定した場合には、荷台１の起伏角度θが所定の起伏角度θａを超えていないため、振動付加装置１１の駆動を行わないステップ３に進む。
【００４０】
次に、ステップ６では、ステップ１で読み込んだ角度センサからの角度信号Ｓθが示す荷台１の起伏角度θが、所定の起伏角度θａを超えたか否かを判定する。このステップ６で「ＹＥＳ」と判定した場合にはステップ７に進む。「ＮＯ」と判定した場合にはステップ３に進む。
【００４１】
次に、ステップ７では、ステップ１で読み込んだ圧力センサからの圧力信号ＳＰが示すホイストシリンダ３のボトム側油室内の圧力Ｐが所定の圧力Ｐａを超えたか否かを判定する。このステップ７で「ＹＥＳ」と判定した場合には、荷台１の起伏角度θが通常土砂が滑り落ちるときの所定の起伏角度θａを超えているにもかかわらず荷台１上に大量の土砂が残留している状態であると判断できるため、土砂がまとまって荷台１を滑り落ちる可能性が高いと考えられる。このため、ステップ７で「ＹＥＳ」と判定した場合にはステップ８に進み、振動付加装置１１の駆動を開始して、荷台１に振動を加える。これにより、荷台１に残っている土砂が、これ以上荷台１の起伏角度が大きくなる前に徐々に落ち始めるようになる。一方、ステップ７で「ＮＯ」と判定した場合には、傾斜した荷台１に大量の土砂が残留した状態ではなく、土砂がまとまって落ちる可能性が低いと判断し、ステップ３に進む。
【００４２】
ステップ８あるいはステップ３が終了したら、またステップ１に戻り、処理を繰り返す。
【００４３】
なお、ＡＵＴＯモードでは、土砂が徐々に落ちるとホイストシリンダの圧力Ｐは低下するため、コントローラは「積載した土砂がまとまって落ちる可能性が低い」と判断し、ステップ７で「ＮＯ」と判定してステップ３に進み、振動付加装置１１の駆動を停止する。また、ＯＮモードでは、積載物を落としきったと判断して操作レバー２１を操作して荷台１を下降させると、起伏角度θが小さくなり、ステップ５で「ＮＯ」と判断されてステップ３に進み、振動付加装置１１の駆動を停止する。このため、不要な振動の付加は抑制され、車体へのダメージは低減される。
【００４４】
（効果）
本実施の形態のダンプトラックは、上述のような構成を有し、上述のような制御を行うものである。
このようなダンプトラックでは、荷台を図１に示すような下げ位置に保持した状態で、掘削した土砂等を荷台に積載した後、所望の排出場所へと自走する。そして、運転室６内のオペレータが、操作レバー２１を操作してホイストシリンダ３を伸長させると、荷台１がヒンジピン４を支点として図２，図３に示す上げ位置へと回動することにより土砂は起伏した荷台１に沿って滑り落ち、排出場所へと排出される。
【００４５】
ここで、粘性の低い土砂が荷台１に積載されている場合には、この土砂は荷台１の起伏角度θが増加するのに伴って徐々に下側から崩れ、荷台１が所定の起伏角度θａを超えた状態では土砂の大半が順次荷台１上を滑り落ちていく。このため、大量の土砂がまとまった状態で荷台１上を滑り落ちることがなく、ホイストシリンダ３を無理に伸長させる方向への力が作用することはない。
【００４６】
一方、粘性の高い土砂が荷台１に積載されている場合には、荷台１が所定の起伏角度θａを超えても大量の土砂が荷台１に付着したまま残留するようになる。この場合には、やがて大量の土砂がまとまった状態で荷台１上を滑り落ちてヒンジピン４の位置を通過する可能性が高く、ホイストシリンダ３を無理やり伸長させる方向への力が作用し、ホイストシリンダ３内に負圧が発生したり、荷台が反動で揺れて車体に大きな衝撃が加わってしまう。
しかし、本実施の形態のように荷台１の起伏角度θを検出する角度センサ２３とホイストシリンダ３内の圧力Ｐを検出する圧力センサ２４を備え、コントローラ２０が、ＡＵＴＯモードでは、角度センサ２３によって検出された起伏角度θが所定の起伏角度θａを超え、かつ圧力センサ２４によって検出されたホイストシリンダ圧力Ｐが所定の圧力Ｐａを超えたときに振動付加装置１１の駆動を開始し、起伏角度θあるいはホイストシリンダ圧力Ｐの一方が所定値以下となったら振動付加装置１１の駆動を停止する制御を行う。また、ＯＮモードでは、角度センサ２３によって検出された起伏角度θのみに基づき、この起伏角度θが所定の起伏角度θａを超えたときに振動付加装置１１の駆動を開始し、起伏角度θが所定値以下となったら振動付加装置１１の駆動を停止する制御を行う。
【００４７】
これにより、オペレータが配慮しなくても、振動付加装置１１の駆動が開始され、早すぎずかつ遅すぎない最適なタイミングで荷台に振動が付加されて、荷台１に沿って土砂を徐々に滑り落とすことができる。従って、大量の土砂がまとまった状態で荷台１を滑り落ちるのを抑え、ホイストシリンダ３が無理やり伸ばされること防止し、キャビテーションの発生を抑えることができ、油圧機器の寿命が低下したり、騒音が発生したり、振動が発生して操作性が悪化するなどの問題の発生を防止する。また、荷台１が反動によって大きく揺れることを防止でき、運転室６内の運転者に衝撃が伝わるのを抑えることができるので、運転室６内における運転者の作業性の低下や車体に搭載されたエンジン等の搭載機器に大きな衝撃を与えてしまうという不具合を防止することができる。
【００４８】
また、ＡＵＴＯモードでは、荷台１に残っている土砂等が荷台１の起伏角度が大きくなる前に徐々に落ちるとホイストシリンダ圧力Ｐが低下するため、コントローラ２０は「積載した土砂等がまとまって落ちる可能性が高い」という判断を中止して振動付加装置１１の駆動を停止するという構成となっている。このため、不要な振動は付加されず、車体へのダメージを低減できる。
【００４９】
更に、例えば高粘性の積載物（例えばオイルサンド等）が前板や底板等にへばりついた場合で積荷重量が大きくないときに、圧力が所定値以上になった場合に振動を付加するようなＡＵＴＯモードではへばりついた積載物を落下させることが難しいことがあるが、ＯＮモードのような起伏角度θが所定角度以上で振動を付加するモードを有していれば、このようなへばりついた積載物を振動を付加することでまとまってする前に徐々に落下させることができ、荷台に積載物が残留することや、排出作業に時間がかかり作業効率が低下することを効果的に防止することができる。
【００５０】
このように、振動をオペレータの操作によって加える場合に比べて、積載物の状況に応じて荷台の上昇中に自動的に振動が付加されるため、振動付加のタイミングが遅くなることがなく、積載対象物の急激な落下が防止されると同時に、余計な振動が車体に付加されず、操作性の低下や車体へのダメージを低減することができる。
また、本実施形態のように荷台１を適切なタイミングで自動的に加振することにより、傾斜する荷台１を一時的に停止したり、荷台１が傾斜する速度を低く設定する必要もなく、土砂の排出作業に要する時間を短縮化することができ、作業効率を高めることができる。
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について、図６に基づき説明する。図６は、第２の実施形態におけるホイストシリンダ３を伸長させ、荷台１を持上げ、積載物を排出している状態を示す図である。なお、本実施形態では、前述した第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略するものとする。以下他の実施形態においても同様とする。
【００５１】
本実施形態における振動付加装置１２は、電磁力によって振動板に一定の振動を発生させるタイプのバイブレータであり、荷台１の底板１ａに３個設置されている。なお、第１の実施形態との違いは振動付加装置の種類と個数だけであり、振動付加装置１２の駆動の開始・停止の制御処理やその効果については第１の実施形態と同等のため、その説明は省略する。
【００５２】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態について、図７に基づき説明する。図７は、第３の実施形態におけるホイストシリンダ３を伸長させ、荷台１を持上げ、積載物を排出している状態を示す図である。
【００５３】
本実施形態における振動付加装置１３は、モータの回転軸に取り付けたアンバランスウエイトの加振力により振動を発生させるタイプのバイブレータであり、荷台１の底板１ａに１個、前板１ｂに１個設置されている。なお、第１の実施形態との違いは振動付加装置の設置場所と個数だけであり、振動付加装置１３の駆動の開始・停止の制御処理やその効果については第１の実施形態と同等のため、その説明は省略する。
【００５４】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態について、図８に基づき説明する。図８は、第４の実施形態におけるホイストシリンダ３を伸長させ、荷台１を持上げ、積載物を排出している状態を示す図である。
【００５５】
本実施形態における振動付加装置１４は、電磁力によって振動板に一定の振動を発生させるタイプのバイブレータであり、荷台１の底板１ａに３個、前板１ｂに３個設置されている。なお、第１の実施形態との違いは振動付加装置の設置場所、種類及び個数だけであり、振動付加装置１４の駆動の開始・停止の制御処理やその効果については第１の実施形態と同等のため、その説明は省略する。
【００５６】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態について、図９に基づき説明する。図９は、第５の実施形態におけるホイストシリンダ３を伸長させ、荷台１を持上げ、積載物を排出している状態を示す図である。
【００５７】
本実施形態における振動付加装置１５は、電磁力によって振動板に一定の振動を発生させるタイプのバイブレータであり、荷台１の底板１ａの全面を網羅するように荷台１の底板１ａに６個、前板１ｂに３個設置されている。なお、第１の実施形態との違いは振動付加装置の設置場所、種類及び個数だけであり、振動付加装置１５の駆動の開始・停止の制御処理やその効果については第１の実施形態と同等のため、その説明は省略する。
【００５８】
＜その他＞
上述の第１〜第５の実施形態では、振動付加装置の駆動の開始・停止の制御処理をモードスイッチ２２によってＡＵＴＯモード、ＯＮモード、ＯＦＦモードの３通りから選択する例を用いて説明したが、振動付加装置の駆動の開始・停止の制御のモードやその数はこれに限定されず、以下に示すような制御方法を用いることができる。
【００５９】
例えば、コントローラが、荷台１を操作している状態で、荷台１の車体フレーム２に対する起伏角度θが所定の起伏角度θａを超え、かつホイストシリンダ３のボトム側油室内の圧力Ｐが所定の圧力Ｐａを超えたときに、荷台１に積載した土砂等がまとまって荷台１上を滑り落ちる可能性が高いと判断して振動付加装置１１の駆動を開始し、起伏角度θあるいはホイストシリンダ圧力Ｐの一方が所定角度あるいは所定圧力以下となったら振動付加装置１１の駆動を停止する第１制御のみを有するケースである。
また、コントローラが、前述の第１制御に加えて、荷台１の起伏角度θのみに基づき、荷台１の車体フレーム２に対する起伏角度θが所定の起伏角度θａを超えたときに振動付加装置１１の駆動を開始し、起伏角度θが所定角度以下となったら振動付加装置１１の駆動を停止する第２制御の２種類のモードを有するケースである。
これらの両ケースでも、荷台に振動をオペレータの操作によって加える場合に比べて、積載物の状況に応じて荷台の上昇中に自動的に振動が付加されるため、振動付加のタイミングが遅くなることがなく、積載対象物の急激な落下が防止されると同時に、余計な振動が車体に付加されず、車体へのダメージを小さくでき、操作性が低下することも低減することができる。
【００６０】
また、振動付加装置１１の駆動の開始・停止を、上述の自動制御に加えて、オペレータによって手動で行うことができるようにしてもよい。例えば、操作スイッチを別途設けて、これをＯＮとすることで振動付加装置１１の駆動を開始・停止できるようにしてもよい。これにより、オペレータは、荷台１の起伏動作中に任意の位置で、荷台１に振動を付加することができる。
【００６１】
更に、上記の説明では、本発明の適用対象として、前輪及び後輪を有するタイヤ式の車体に荷台が支持されたマイニングダンプトラックを例に挙げて説明したが、本発明の適用対象はこれに限らず、本発明は一般的な車両やその他運搬車両にも勿論適用可能である。例えばクローラ式の車体に荷台が支持された運搬車両にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 荷台
１ａ 底板
１ｂ 前板
１ｃ 天板部
２ 車体フレーム
３ ホイストシリンダ
４ ヒンジピン
５ パッド
６ 運転席
７ 前輪
８ 後輪
１１，１２，１３，１４，１５ 振動付加装置
２０ コントローラ
２１ 操作レバー
２２ モードスイッチ
２３ 角度センサ
２４ 圧力センサ
θ 起伏角度
Ｓθ 角度信号
ＳＰ 圧力信号
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体フレームと、この車体フレーム上に起伏可能に搭載された荷台と、この荷台を持上げるホイストシリンダと、前記荷台の起伏を指示する操作装置とを備える運搬車両において、
前記荷台に振動を付加する振動付加装置と、前記荷台の前記車体フレームに対する起伏角度を計測する角度センサと、前記ホイストシリンダの圧力を計測する圧力センサと、前記角度センサで計測された起伏角度および前記圧力センサで計測されたホイストシリンダ圧力に基づいて前記振動付加装置の駆動を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記操作装置を操作して前記荷台を持ち上げて、前記角度センサで計測された前記起伏角度が所定の角度を超えかつ前記圧力センサで計測された前記ホイストシリンダ圧力が所定の圧力を超えたときに前記振動付加装置の駆動を開始し、前記起伏角度及び前記ホイストシリンダ圧力の一方が前記所定の角度あるいは前記所定の圧力以下となったときに前記振動付加装置の駆動を停止する第１制御を実行することを特徴とする運搬車両。
【請求項２】
請求項１記載の運搬車両において、
前記コントローラは、第１モードと第２モードの一方を選択する入力装置を更に備え、
前記コントローラは、前記入力装置が前記第１モードを選択したときは前記第１制御を実行し、前記入力装置が前記第２モードを選択したときは、前記角度センサで計測された起伏角度のみに基づいて、前記起伏角度が前記所定の角度を超えたときに前記振動付加装置の駆動を開始し、前記起伏角度が前記所定の角度以下となったときに前記振動付加装置の駆動を停止する第２制御を実行することを特徴とする運搬車両。
【請求項３】
請求項１記載の運搬車両において、
前記コントローラは、第１モード、第２モード、第３モードのいずれかを選択する入力装置を更に備え、
前記コントローラは、前記入力装置が前記第１モードを選択したときは前記第１制御を実行し、前記入力装置が前記第２モードを選択したときは、前記角度センサで計測された起伏角度のみに基づいて、前記起伏角度が前記所定の角度を超えたときに前記振動付加装置の駆動を開始し、前記起伏角度が前記所定の角度以下となったときに前記振動付加装置の駆動を停止する第２制御を実行し、前記入力装置が前記第３モードを選択したときは、前記起伏角度及び前記ホイストシリンダ圧力いかんにかかわらず前記振動付加装置を駆動しない第３制御を実行することを特徴とする運搬車両。
【請求項１】
車体フレームと、この車体フレーム上に起伏可能に搭載された荷台と、この荷台を持上げるホイストシリンダと、前記荷台の起伏を指示する操作装置とを備える運搬車両において、
前記荷台に振動を付加する振動付加装置と、前記荷台の前記車体フレームに対する起伏角度を計測する角度センサと、前記ホイストシリンダの圧力を計測する圧力センサと、前記角度センサで計測された起伏角度および前記圧力センサで計測されたホイストシリンダ圧力に基づいて前記振動付加装置の駆動を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記操作装置を操作して前記荷台を持ち上げて、前記角度センサで計測された前記起伏角度が所定の角度を超えかつ前記圧力センサで計測された前記ホイストシリンダ圧力が所定の圧力を超えたときに前記振動付加装置の駆動を開始し、前記起伏角度及び前記ホイストシリンダ圧力の一方が前記所定の角度あるいは前記所定の圧力以下となったときに前記振動付加装置の駆動を停止する第１制御を実行することを特徴とする運搬車両。
【請求項２】
請求項１記載の運搬車両において、
前記コントローラは、第１モードと第２モードの一方を選択する入力装置を更に備え、
前記コントローラは、前記入力装置が前記第１モードを選択したときは前記第１制御を実行し、前記入力装置が前記第２モードを選択したときは、前記角度センサで計測された起伏角度のみに基づいて、前記起伏角度が前記所定の角度を超えたときに前記振動付加装置の駆動を開始し、前記起伏角度が前記所定の角度以下となったときに前記振動付加装置の駆動を停止する第２制御を実行することを特徴とする運搬車両。
【請求項３】
請求項１記載の運搬車両において、
前記コントローラは、第１モード、第２モード、第３モードのいずれかを選択する入力装置を更に備え、
前記コントローラは、前記入力装置が前記第１モードを選択したときは前記第１制御を実行し、前記入力装置が前記第２モードを選択したときは、前記角度センサで計測された起伏角度のみに基づいて、前記起伏角度が前記所定の角度を超えたときに前記振動付加装置の駆動を開始し、前記起伏角度が前記所定の角度以下となったときに前記振動付加装置の駆動を停止する第２制御を実行し、前記入力装置が前記第３モードを選択したときは、前記起伏角度及び前記ホイストシリンダ圧力いかんにかかわらず前記振動付加装置を駆動しない第３制御を実行することを特徴とする運搬車両。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−１４２３７（Ｐ２０１３−１４２３７Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４８７１３（Ｐ２０１１−１４８７１３）
【出願日】平成２３年７月４日（２０１１．７．４）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月４日（２０１１．７．４）
【出願人】（０００００５５２２）日立建機株式会社 (2,611)
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